Dårlige ting om geotermiske varmepumper

Geotermiske varmepumper er en av de grønne teknologiene som er i stand til å løse problemet med global oppvarming ved å redusere karbonutslipp. Men som de fleste andre fornybare energikilder, kommer denne energikilden med sitt eget merke av problemer. Folk som ønsker å bruke denne teknologien, bør ha god forståelse av den for å unngå unødvendige kostnader og bidra til å forhindre negative miljøpåvirkninger.

Geotermiske varmepumper

Geotermiske varmepumper (GHP), også kalt geo-exchange, fungerer ved å utveksle varme med bakken på dybder under noen få meter, hvor temperaturene er omtrent konstante året rundt.

hvordan du fjerner voks fra glasset

relaterte artikler

Fakta om solenergi
Go Green Pictures
Hvordan kan bedriften min bli grønn for å spare penger

Energy.gov forklarer hvilke typer GHPer som brukes i hjemmet og i virksomheten.

Systemet med lukket sløyfe har tre typer. De er horisontale, vertikale og bakke. De bruker vann blandet med frostvæske som sirkulerer i lukkede rør for å utveksle varme med bakken eller vannet. En varmeveksler over bakken overfører varme mellom kjølemediene og frostvæskeoppløsningen i de lukkede sløyfene.
Direkte varmevekslingssystemer bruker kjølemidler direkte i underjordiske lukkede sløyfer for å utveksle varme og har ikke den mellomliggende varmeveksleren.
Åpne sløyfesystemer trekker kontinuerlig vann fra eksterne kilder som brønner eller innsjøer for varmeveksling og returnerer det som utslipp.

En Oregon University-rapport (s. 6) på Verdens geotermiske konferanse i 2015 anslår det at det er 1,4 millioner GHP i USA, av disse 90% er lukkede systemer og bare 10% er systemer med åpen sløyfe.

Generiske problemer

Mens det er flere fordeler med geotermiske varmepumper, er det også mange ulemper. Noen er generiske og andre er systemspesifikke problemer.

Startkostnad

Alle er enige om at den første installasjonskostnaden for en GHP er høy, og vanskelig å beregne , ettersom det avhenger av størrelsen på huset / bygningen, pumpen, jorda, klimaet og sløyfefeltet. En erfaren entreprenør er viktig for å sikre vellykket installasjon.

Anslag fra privat virksomhet Energiboliger for et hus på 2500 kvadratmeter viser at et vertikalt sløyfesystem på 6 tonn koster $ 34 000, en horisontal sløyfe på 5 tonn for strålevarme og kjøling koster $ 29 500, og en horisontal sløyfe på 5 tonn kombinert med soloppvarming koster $ 47 500.

Energiboliger bryter ned kostnadsspørsmålet og sa: 'Dette er omtrent det dobbelte av kostnadene ved et konvensjonelt oppvarmings-, kjøle- og varmtvannssystem, men geotermiske oppvarmings- / kjølesystemer kan redusere strømregningene med 40% til 60%.'

Mangel på kvalifiserte fagpersoner

GHP-teknologi er kompleks og krever kunnskap om ulike aspekter. De Union Of Concerned Scientists bemerker at mange installasjoner for varme og kjøling ikke er kjent med teknologien, noe som igjen hindrer spredning og vedlikehold. Det er også vanskelig å finne kvalifiserte entreprenører som er i stand til å installere GHP-systemer i visse regioner i landet, noe som ytterligere øker kostnadene for et geotermisk varmesystem.

Ikke et DIY-prosjekt

Det amerikanske energidepartementet fraråder å håndtere GHP som et DIY-prosjekt. Denne teknologien krever spesialisert kunnskap på mange områder. Å bestemme systemet best egnet for et hjem eller en bedrift er det nødvendig med en grundig undersøkelse av faktorer som geologi, hydrologi, landtilgjengelighet, oppvarming og kjøling og andre viktige energibesparende enheter. Det er ikke mulig for alle å beregne den optimale størrelsen på sløyfefeltet eller pumpen som trengs for å få mest mulig ut av dette systemet.

hvordan finne ut hvilken rase hunden min er

Strømbruk

Elektrisitet er nødvendig for å kjøre varmekompressoren i lukkede systemer, og for å pumpe opp vann hele året i systemer med åpen sløyfe, så en GHP er ikke helt karbonnøytralt.

Problemer med lukket sløyfe

Systemene med lukket sløyfe deler vanlige ulemper som jordens innvirkning på effektiviteten og tilstedeværelsen av frostvæske. Loop problemer relatert til horisontal eller vertikal orientering er også til stede, det samme gjelder bekymringer med direkte varmevekslingssystemer og damsystemer.

Jordtyper

Varme lagring og overføring er best i tunge jordarter som leire eller stein. Sandjord kan ikke lagre eller overføre mye varme, så større sløyfefelt er nødvendige. Nedgang i jordfuktighet under '12,5% har en ødeleggende innvirkning på ytelsen til varmepumper ' en studie fra 2014 publisert i Energies (s. 3), mens økning i jordfuktighet over 25% forbedrer varmeoverføringen. Så tørre jordarter er ikke egnet spesielt i direkte varmevekslingssystemer.

Frostvæske

Systemene med lukket sløyfe bruker vann med frostvæske for varmeveksling. Eldre modeller brukt metanol som fordamper raskt og er giftig for mennesker og dyr, så det er nå forbudt i mange deler av USA. Etanol er ikke så giftig som metanol, men er dyrt. Bekymrer det Etylenglykol kan lekke og forurense grunnvannskilder har ført til at denne typen frostvæske også er forbudt for bruk i geotermiske systemer i mange stater. Saltlake (kalsiumklorid) er et godt alternativ, men det er etsende, så det trenger cupronickel-rør. Propylenglykol har ingen skadelige effekter på mennesker eller miljø.

Så lenge vannet blandet med frostvæske sirkulerer i de lukkede sløyfene, er det ingen miljøpåvirkning. Imidlertid kan til og med små lekkasjer være farlige, så det er best å holde fast med saltlake eller propylenglykol typer frostvæsker.

Horisontalt system

De Teknisk nyhetsbulletin finner det horisontale systemet krever 1500-3000 kvadratmeter land for hvert tonn oppvarming eller kjøling.

Stort område nødvendig - Dette landet er senere bare egnet for hagearbeid, men ikke utvidelse av hjemmet eller annen bygningskonstruksjon. Disse systemene er ikke egnet for ettermontering, da det kanskje ikke er nok plass tilgjengelig.
Temperaturforskjeller - På grunne dybder på 3 til 6 fot kan det være forskjeller i temperatur på grunn av årstid, nedgravningsdybde og nedbør som påvirker effektiviteten, selv om dybdebegrensning reduserer kostnadene for jordgraving, som er den dyreste delen av installering av en lukket sløyfe system.
Jordproblemer - Stenete eller grunne jordarter er ikke egnet for disse systemene, i hvilket tilfelle vertikale systemer er nødvendige.

Vertikalt system

Dette er det mest effektive systemet ettersom de U-formede sløyfene går 150-450 fot dypt i jorda, bemerker Technical News Bulletin. Andre problemer inkluderer:

Kostnader - U-formede sløyfer og dybde gjør dem til de dyreste av alle GHS-systemene.
Dyktig installasjon og nødvendig utstyr - Videre trenger boring til disse dypene dyktige borere og spesialutstyr som ikke er tilgjengelig overalt.

Direkte varmevekslingssystem (DX)

DX bruker kobberrør fylt med kjølemedier begravet 4 til 6 fot under bakken. Dette systemet er det eldste av alle GHP-modellene og har størst miljøpåvirkning.

hva kaller du en mannlig brudepike

Korrosjon av kobberrør er vanlig i sure jordarter, så DX er ikke egnet for disse jordene, forklarer et medlem på Geo Exchange Forum . For å forhindre dette, må det samles jordprøver på det dybden de skal installeres for å kontrollere høye konsentrasjoner av syrer, klorider, hydrogensulfider, sulfater eller ammoniakk, noe som gjør planleggingsfasen dyrt. Kobber brukes i stedet for PVC, da det er en bedre varmeleder.
Kjølemidler er det største miljøproblemet med DX. Selv små sprekker kan frigjøre dem og føre til global oppvarming. Tidligere modeller brukte klorfluorkarboner (CFC) og hydroklorfluorer (HCFC). De Montreal-protokollen har forbudt deres bruk ettersom de skadet ozonlaget. Deres erstatninger fluorkarboner (FC) og fluorkarboner (HFC) kan forårsake global oppvarming og er forbudt i henhold til Kyoto-protokollkonvensjonen om klimaendringer. I 2016 ble Environmental Protection Agency (EPA) ga anbefalinger som var rettet mot å avvikle disse kjemikaliene og oppførte dem som uakseptable. EPA anbefaler heller ikke R410A det siste populære kjølemediet ettersom det også forårsaker klimagassutslipp.
Green Building-eksperter uttaler at det er ulovlig å søle forurensende kjølemidler enten ved forsett eller ved et uhell.

I 2001, forskere ved Oregon University (s. 2) erklærte DX-systemer som en miljørisiko og anbefaler dem ikke. Det er forbudt i noen deler av USA på grunn av lokale miljørestriksjoner, ifølge Energy.gov.

Pond Closed Loop Systems

Systemer med lukket sløyfe kan også bruke vannforekomster til å utveksle varme. Disse har imidlertid også noen få problemer.

Grunt vann viser variasjoner i temperaturene, og det er sjanser for at rør kan bli skadet i offentlige vannkilder, ifølge Technical News Bulletin.
Bare dammer som har minimum minimum dybde og vannmengde er nyttige i henhold til Energy.gov. Du må finne en byggeplass med akkurat de rette forholdene for å bruke dette alternativet.

Bekymringer for åpne sløyfesystemer

Åpne systemer henter vann fra en brønn eller grunt vann som innsjøer og dammer. Som nevnt brukes de ikke så ofte i USA, men folk bør fortsatt være klar over deres potensielle ulemper.

Utilstrekkelig strøm av vann kan oppstå hvis brønnen som er gravd for løkken ikke er dyp nok, eller på grunn av overdreven uttak fra akviferen, ifølge en Washington State University Energy Program studie (s. 5). Sedimentasjon tette filtre i fravær av tilstrekkelig vann. An Idaho Geotermisk rapporten bemerket at sesongmessig etterspørsel etter alternative bruksområder som sprinklere om sommeren kan påvirke vannmengdene som er tilgjengelige for varmepumpen.
Vannkvalitet er ikke det samme overalt og året rundt. Rusk i innsjøer er et problem. Skalering på grunn av kalkavleiringer fra tungt vann trenger behandling med kjemikalier for fjerning.
Biologisk vekst, spesielt bakterier, er vanskelig å fjerne når de først er etablert uten bruk av kjemikalier, ifølge Washington State University Energy Program (s. 5).
Idaho Geothermal Report anbefaler at du finner et passende sted for utslipp før du installerer grunnvannssystemet med åpen sløyfe. Sandjord kan lett absorbere utslipp, men hvis jorda er hard, kan en ekstra boremaskin for utslipp doble borekostnadene, noe som gjør det så dyrt som et lukket system. Når vann trekkes fra innsjøer, føres utslipp tilbake til det.
Alle lokale restriksjoner angående utslipp må også oppfylles i henhold til Energy.gov.
I følge Washington State University Energy Program-studien (s. 5) er driftskostnadene høye, ettersom pumper må kjøre hele året for å få vann inn og ut av systemet. Vedlikeholdet deres er også et stort problem.
I tilfelle brønner må lokale miljø- og vannbegrensninger vurderes, da tilgjengelig vann kan være begrenset i henhold til Technical News Bulletin.
Stående kolonnebrønner som pumper vann fra en akviferbeholder senk vannet.

Er det en lys side?

Selv om det kan virke som at geotermiske varmepumper er vanskelige og kostbare, er det mange fordeler med systemet. Regjeringer og miljøfrie organisasjoner som Grønn fred og Union of Concerned Scientists fremmer geotermisk energi. Ettersom ytelse fra geotermiske varmepumper er koblet sammen med mange miljøfaktorer, er det ikke en plug and play-teknologi. Når du vurderer et geotermisk system, er det nødvendig å analysere individuelle detaljer om bygninger og området for å velge riktig system, sammen med riktig planlegging og installasjon, for å nyte det beste fra denne teknologien.